Studio di fotodiodi a valanga per il calorimetro CMS al LHC del CERN"

individuazione di uno sciame elettromagnetico con il meccanismo della scintillazione,
e per questo motivo verranno usati 80000 cristalli di tungstato di piombo, PbWO 4 .
Questo cristallo emette luce al passaggio della particella da rivelare, mantenendo un
rapporto di proporzionalita tra la luce emessa e l'energia della particella incidente. Il
cristallo viene accoppiato, poi, con un fotodiodo a valanga (APD) in grado di convertire
la luce proveniente dallo scintillatore in carica elettrica, che moltiplicata dalla valanga,
rende in uscita un segnale elettronico utile per la registrazione. I cristalli utilizzati
come scintillatori saranno fabbricati con forma troncopiramidale, di lunghezza 23 cm
circa e facce rispettivamente di 1.81.8 cm 2 e 2.12.1 cm 2 , situati in modo che la
faccia anteriore sia rivolta verso il centro dell'interazione. Si prevede che i cristalli
saranno inseriti in una struttura alveolare in bra di vetro a gruppi di 12, con gli
alveoli montati in un cestello, costituito da una struttura di supporto molto rigida e
leggera allo stesso tempo. Il cristallo e stato scelto dopo una attenta ricerca, basata
sulle seguenti caratteristiche [7]:
Scintillazione rapida dell'ordine dei nanosecondi, per far fronte alla frequenza delle
interazioni tra i fasci.
Densita elevata per contenere lo spazio utilizzato.
Buona resistenza alla radiazione.
Stabilita della risposta.
Costo ragionevole.
1.2.3.1 Risoluzione in massa invariante
Se con E 1 e E 2 indichiamo l'energia dei due fotoni oggetto della nostra ricerca,
e con 12 la loro separazione angolare espressa in radianti, in base alla formula 1.1
si ottiene la seguenta espressione per la risoluzione in massa invariante M del
calorimetro:
M
= 1 E1
1 E2
1
M 2 E 1 2 E 2 2 cotg (1.3)
2
dove i seguenti simboli esprimono:
M , la risoluzione in massa dei due fotoni
E1
e E2 , la risoluzione energetica dei relativi fotoni
, la risoluzione angolare.
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